浮筏隔振系统振动特性分析与主动控制研究

摘要

由于浮筏系统的振动中既存在各子系统的刚体振动，也存在筏架及基础的弹性体振动,所以必须将浮筏作为一个复杂的弹性耦合系统来考虑。此外，当船舰低速航行时，机器设备的激励频率常常低于系统的共振频率，这使得浮筏隔振装置在低频域的减振效果不甚理想。
　　夹层梁是一种由上、下表面层与中芯层组成的一种复合形式的结构，具有减振效果良好，材质轻等优点。以粘弹性阻尼芯材夹层结构替代原有的钢质结构,在有效地降低结构振动的传递水平的同时，大幅减少结构质量，对水面舰船特别是水下结构平台的减振降噪具有重要意义。
　　本文以常见的浮筏隔振系统为研究对象，利用子结构导纳综合法，建立了多维耦合激励下浮筏隔振系统的动力学模型并导出系统功率流传递表达式，分析了各子系统的结构参数对功率流传递特性的影响。为改善浮筏隔振系统在低频域内减振效果，把吸振器引入到浮筏系统。利用子结构导纳矩阵综合法分别建立了带有被动式吸振器、刚度可调式吸振器和主动式自调谐吸振器的浮筏隔振系统动力学模型。通过对比安装吸振器前后传递到基础的功率流，研究了吸振器的减振效果。在前面工作的基础上，将夹层结构作为浮筏的筏架，运用子结构导纳矩阵法建立夹层梁式浮筏隔振系统的动力学模型，分析了系统功率流传递特性。然后采用筏架吸振的方式，研究了主动式自调谐吸振器在不同控制策略下的减振效果。仿真结果表明：输入基础功率流最小化控制策略的控制效果要明显优于其他控制策略所产生的控制效果。

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图表清单

注释表

第一章 绪 论

1.1课题研究背景与意义

1.2隔振系统的发展

1.3吸振技术的研究现状

1.4本文的主要内容

第二章 浮筏隔振系统的功率流传递特性分析

2.1引言

2.2浮筏隔振系统动力学模型

2.3系统综合及功率流函数的导出

2.4数值计算与结果分析

2.5本章小结

第三章 浮筏隔振系统的有限元建模及功率流分析

3.1引言

3.2浮筏隔振系统有限元建模

3.3浮筏隔振系统功率流的有限元分析

3.4本章小结

第四章 带有吸振器的浮筏隔振系统功率流传递特性研究

4.1引言

4.2带有吸振器的浮筏隔振系统动力学建模

4.3系统综合及功率流传递率函数的导出

4.4 数值计算与结果分析

4.5本章小结

第五章 带有吸振器的夹层梁式浮筏隔振系统的功率流传递特性分析

5.1引言

5.2夹层梁式浮筏隔振系统动力学模型

5.3带有吸振器的夹层梁式浮筏隔振系统动力学模型

5.4系统综合及功率流传递函数的导出

5.5主动控制策略

5.6数值计算与结果分析

5.6本章小结

第六章 夹层梁式浮筏隔振系统的有限元建模及功率流分析

6.1引言

6.2夹层梁式浮筏隔振系统有限元建模

6.3夹层梁式浮筏隔振系统功率流的有限元分析

6.4本章小结

第七章 结论与展望

7.1工作总结

7.2展望

参考文献

致谢

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